JP2017532613A - Rgbディスプレイのための広帯域赤色光発生器 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ファイバラマン変換器および少なくとも約5nmの広域スペクトル線幅を有する赤色光を生成するように動作する三ホウ酸リチウム非線形光学結晶(LBO)などの第二高調波発生器の組合せを含む波長変換スキームに基づく広帯域赤色光発生器に関する(それは、レーザ照射デジタルディスプレイ上のスペックルノイズを低減する能力がある)。
本開示に使用される場合、以下の記載用語は、次のそれぞれの意味を有する。
一般に赤色光ともまた呼ばれる610〜650nm波長範囲は、(厳密に言えば620nm波長近傍の光は、真の赤色ではなく、赤みを帯びたオレンジ色であり、一方650nm波長は、深い赤色の色調を示すけれども)、工業的応用のかなりの市場占有率を有する。例えば、赤色光は、野菜を栽培するのに理想的であると考えられる。現在、赤色光源は、本開示にとって特に関心のあるディスプレイ産業、例えば赤-緑-青(RGB)デジタルディスプレイにおいてそれらの最も広い応用を見いだす。
光が、ガラスのような透明媒質を通って伝わるとき、それは、通過する光を変える方法で分子と相互作用する。光が、強いときは、付加的効果が、観察される。これらの1つは、1つの波長(または同等に周波数)の光が、ある種の透明材料とのその相互作用に起因して異なる波長の光に変換されることもあるということである。これは、非線形周波数変換と呼ばれる。
任意の周波数変換プロセスには、その効率に、または元の/基本的周波数の光のどのくらいが新しい周波数に変換されるかに寄与する2つの主な要因がある。第一は、使用される透明媒質の固有の効率である。周波数変換は、多くの異なる種類の材料を用いて達成可能であるが、しかしいくつかは、単純に他のものよりも効率的である。後者の良い例は、ここで開示される三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶である。光周波数変換の特定の例は、開示される主題の一部を構成する第二高調波発生(SHG)である。
強いレーザ光が、光ファイバに結合されると、それは、誘導ラマン散乱に起因して第2のより長い波長を発生させる。このラマン散乱光は、それ自体ラマン散乱を受けることもある。もしファイバが、十分長いならば、そのプロセスは、いくつかの波長またはストークス次数を生成するようにカスケード的に起こる。
レーザ照射中は、レーザ光の高い干渉性およびディスプレイの表面トポグラフィに由来する強い干渉が、生じ、それは、画像を劣化させる複数のスペックルにより明らかになる。多重スペックルによって規定されるパターンは、光発生器における基本的ノイズ源であり、スペックルノイズの抑制は、ビデオディスプレイ産業において最も重要である。
12 IRポンプ光源
14 ラマン変換器、ラマンシフタ
16 LBO非線形結晶
18 ポンプシード光源、マスタ発振器、SMダイオードレーザ
20 前置増幅段、前置増幅器
22 ブースタ、Ybファイバレーザ増幅器、パワー増幅段
26 WDM
28 ラマンシード
30 Ybドープのシリカファイバ
32 SMファイバ
34 SMファイバ
38 MMコア
42 モード変換領域
44 モード変換領域
50 多カスケード型SM LPラマンレーザ
52 ブラッグ格子または反射器
54 カプラ、低反射体
56 パルス状Ybファイバレーザ
58 半導体レーザシード
Claims (24)
- 広域線赤色光発生器(RGBディスプレイのための)において、
1030〜1120nm波長範囲から選択されるポンプ波長のポンプ光を基本モード(「FM」)において放出するように構成される単一モード(SM)パルス状イッテルビウム(「Yb」)ファイバレーザポンプ光源と、
前記Ybファイバレーザポンプ光源の出力に接合され、前記パルス状ポンプ光を案内するコア、および前記コアを取り囲むクラッディングを有するSMファイバラマン変換器であって、前記ラマン変換器は、1220から1300の間で変化しかつ少なくとも10nmの広域スペクトル線を有する所望のラマンシフト波長の前記ポンプ光を出力するために、前記パルス状ポンプ光の「n」次の周波数ストークスシフトを誘導し、ただし「n」は、整数である、SMファイバラマン変換器と、
前記ラマンシフト波長の前記ポンプ光を受け取り、前記ポンプ光の前記広域スペクトル線をカバーするのに十分であるスペクトル許容性線幅を有する三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶を含む単一パス第二高調波発生器(「SHG」)であって、前記SHGは、少なくとも5nmの広域スペクトル線を有する前記所望のラマンシフト波長の半分のSMパルス状広域線赤色光を発生させる、単一パス第二高調波発生器と、
を備える、広域線赤色光発生器。 - 前記SM Ybレーザポンプ光源およびSMファイバラマン変換器はそれぞれ、シリカクラッディング内にシリカコアを有するPMファイバを用いて構成される、請求項1に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記SMラマン変換器は、前記ポンプ光の前記ポンプ波長を前記所望のラマンシフト波長に変換するために三次または四次の周波数ストークスを誘導するのに十分な長さを有して構成される、請求項2に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記SMファイバラマン変換器は、シリカクラッディング内にリン酸塩ガラスコアを含む、請求項1に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記SMラマン変換器は、前記ポンプ光の前記ポンプ波長を前記所望のラマンシフト波長に変換するために一次の周波数ストークスを誘導するのに十分な長さを有して構成される、請求項4に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記Ybファイバレーザ光源は、前記ポンプ波長の前記ポンプビームを放出するファブリペローダイオードレーザもしくは分布ブラッグ反射器(DBR)もしくは分布帰還型レーザ(DFB)または偏光保持(PM)ファイバピグテールを有する波長安定化レーザダイオードおよびPMファイバブースタを含むマスタ発振器パワー増幅器(MOPFA)スキームを用いて構成され、前記ファイバブースタは、数キロワット(kW)のピークパワーを有する前記パルス状ポンプ光を出力するように構成される、請求項1に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記ファイバブースタは、
二重ボトルネック形状の横断面を有して構成され、前記ポンプ波長の前記SFMを支援する寸法のMMコアを有するPM Ybドープのアクティブファイバと、
前記ポンプ光のSMを案内するコアを有するPM SM入力パッシブファイバであって、それぞれのパッシブファイバおよびYbドープのファイバの前記コアは、前記FMをその中で励起する前記Ybドープのファイバの前記MMコアのコア端部への前記SMの結合を提供するために、互いに接合されるそれぞれの端部バット(butt)を有し、前記PM SM入力パッシブファイバの前記コアおよび前記Ybドープのファイバの前記コア端部は、それぞれのSMおよびFMのモードフィールド直径(「MFD」)が、実質的に互いに合致するように構成される、PM SM入力パッシブファイバと、
を含む、請求項6に記載の広域線赤色光発生器。 - 前記SMラマン変換器に結合される前記所望のラマンシフト波長の前記光を放出するために連続波(CW)レジームにおいて動作するラマン光シード光源をさらに備える、請求項6に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記ファイバブースタから上流かまたは下流に前記ポンプ光および前記所望のラマンシフト波長の前記光を多重化する波長分割多重化方式(WDM)をさらに備える、請求項8に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記ラマン変換器は、50〜80%範囲内の変換効率を有して動作し、前記発生器の全体の壁コンセント効率は、6〜10%範囲内で変化する、請求項2に記載の広域線赤色光発生器。
- 少なくとも5nmの広域スペクトル線を有する前記所望のラマンシフト波長は、前記RGBディスプレイを照射するときにスペックルノイズを実質的に低減するのに十分である、請求項1に記載の広域線赤色光発生器。
- 広域線赤色光発生器(RGBディスプレイのための)において、
約1030nmから約1120nmの間のポンプ波長のポンプ光を基本モード(「SFM」)において放出する単一モード(SM)パルス状イッテルビウム(「Yb」)ファイバレーザポンプ光源と、
前記Ybファイバレーザポンプ光源の出力に接合され、前記パルス状ポンプ光を案内するコア、および前記コアを取り囲むクラッディングを有するSMファイバラマンレーザであって、前記ラマンレーザは、1220から1300nmの間で変化しかつ少なくとも15nm線幅の広域スペクトル線を有する所望のラマンシフト波長のパルス状ポンプ光を出力するために、前記パルス状ポンプ光の「n」次の周波数ストークスシフトを誘導し、ただしnは、整数である、SMファイバラマンレーザと、
前記所望のラマンシフト波長の前記ポンプ光を受け取り、前記所望のラマンシフト波長の半分のSMパルス状広域線赤色光を発生させるために、前記出力ポンプ光の前記広域スペクトル線をカバーするのに十分なスペクトル許容性帯域幅を有する三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶であって、前記赤色光は、少なくとも5nmの広域スペクトル線を有する、三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶と、
を備える、広域線赤色光発生器。 - 前記SMファイバラマンレーザは、シリカクラッディングによって取り囲まれるシリカコアを用いて構成され、間隔の空いた複数の反射体は、前記シリカコア内に書き込まれて(being written)、共振空洞を規定する、請求項12に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記SMラマンレーザは、5つの高反射率ブラッグ格子を含む、請求項13に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記ラマンレーザは、前記所望のラマンシフト波長の前記ポンプ光に対して透明である出力低反射率ブラッグ格子を有してまたは有さずに構成される、請求項14に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記Ybファイバレーザ光源は、ファブリペローダイオードレーザ、DBF、DBRまたは偏光保持(PM)ファイバピグテールを有する波長安定化レーザダイオードおよびPMファイバブースタを含むマスタ発振器パワー増幅器(MOPFA)スキームを用いて構成され、前記ファイバブースタは、数キロワット(kW)のピークパワーを有する前記パルス状ポンプ光を出力するように構成される、請求項13に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記共振空洞内の前記所望のラマンシフト波長の各信号光パルスの往復時間は、前記所望のラマンシフト波長の各後続の信号光パルスが、前記ラマンレーザに結合される前記ポンプ光パルスと時間的にも空間的にも一致するように、ポンプビーム繰り返し率に合致する、請求項16に記載の広域線赤色光発生器。
- 前記Ybファイバレーザ光源は、マイクロ秒範囲内の持続時間をそれぞれ有するポンプパルス列を出力するように構成されるパルス状ファブリペローレーザを含む、請求項13に記載の広域線赤色光発生器。
- 広域線赤色光発生器(RGBディスプレイのための)において、
1030nm〜1120nm範囲内のポンプ波長のポンプ光を基本モード(「SFM」)において放出する単一モード(SM)パルス状イッテルビウム(「Yb」)ファイバレーザポンプ光源と、
前記Ybファイバレーザポンプ光源の出力に接合され、前記パルス状ポンプ光を案内するコア、および前記コアを取り囲むクラッディングを有するSMファイバラマン変換器であって、前記ラマン変換器は、1220から1300の間で変化しかつ少なくとも15nm線幅の広域スペクトル線を有する所望のラマンシフト波長の信号光を出力するために、前記パルス状ポンプ光の「n」次の周波数ストークスシフトを誘導し、ただしnは、整数である、SMファイバラマン変換器と、
前記ラマンシフト波長の前記信号光を受け取り、前記所望のラマンシフト波長の半分のSMパルス状広域線赤色光を発生させるために、前記ポンプ光の前記広域スペクトル線をカバーするのに十分なスペクトル許容性帯域幅を有する三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶であって、前記赤色光は、少なくとも5nmの広域スペクトル線を有する、三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶と、
を備える、広域線赤色光発生器。 - 前記ラマン変換器は、ラマンシフタまたはラマンレーザである、請求項19に記載の広域線赤色光発生器。
- ファブリペローラマンファイバレーザもしくはファブリペローダイオードもしくはDBF、またはDBRもしくは波長安定化レーザから選択され、前記所望のラマンシフト波長のパルス状信号光を放出するように動作するラマン光シード、ならびに前記ラマン変換器から上流に位置し、それぞれのポンプ波長およびラマンシフト波長の前記ポンプ光パルスおよび信号光パルスを多重化するように構成されるWDMをさらに備える、請求項19に記載の広域線赤色光発生器。
- 少なくとも5nmの広域スペクトル線を有する前記所望のラマンシフト波長は、前記RGBディスプレイを照射するときにスペックルノイズを実質的に低減するのに十分である、請求項19に記載の広域線赤色光発生器。
- 広域線光発生器(RGBディスプレイのための)において、
1030〜1120nm波長範囲から選択されるポンプ波長のポンプ光を基本モード(「FM」)において放出するように構成される単一モード(SM)パルス状イッテルビウム(「Yb」)ファイバレーザポンプ光源と、
前記Ybファイバレーザポンプ光源の出力に接合され、前記パルス状ポンプ光を案内するコア、および前記コアを取り囲むクラッディングを有するSMファイバラマン変換器であって、前記ラマン変換器は、所望のラマンシフト波長の前記ポンプ光を出力するために、前記パルス状ポンプ光の「n」次の周波数ストークスシフトを誘導し、ただし前記「n」次は、第1、第2、第3、第4および第5のストークス次数から成る群から選択される、SMファイバラマン変換器と、
前記ラマンシフト波長の前記ポンプ光を受け取り、前記ポンプ光の広域スペクトル線をカバーするのに十分であるスペクトル許容性線幅を有する三ホウ酸リチウム(「LBO」)非線形光学結晶を含む第二高調波発生器(「SHG」)であって、前記SHGは、少なくとも1nmの前記広域スペクトル線を有する前記所望のラマンシフト波長の半分のSMパルス状広域線光を発生させる、第二高調波発生器と、
を備える、広域線光発生器。 - 前記広域線光は、緑色、黄色、オレンジ色、赤色およびこれらの組合せから成る群から選択される、請求項23に記載の広域線光発生器。
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